[发明专利]脑网络多频融合图核的阿尔茨海默病辅助诊断装置及方法

说明书

本发明提供一种脑网络多频融合图核的阿尔茨海默病辅助诊断装置及方法，涉及计算机辅助诊断技术领域。该装置包括图像预处理模块、图像分频模块、图核生成模块、图核融合模块和辅助诊断模块；图像分频模块将功能核磁共振图像与AAL模板进行匹配，并进行分频处理；图核生成模块对分频后的图像构建多频脑网络，并形成一个矩阵；图核融合模块将所有图核融合成为一个图核；辅助诊断模块将融合的图核与核极限学习机结合，实现对阿尔茨海默病的诊断。本发明还提供了采用该装置进行诊断的方法。本发明提供的脑网络多频融合图核的阿尔茨海默病辅助诊断装置及方法，能够充分表示多频段下大脑活动信息差异，令功能核磁共振图像的信号信息得到充分发挥。

技术领域

本发明涉及计算机辅助诊断技术领域，尤其涉及一种脑网络多频融合图核的阿尔茨海默 病辅助诊断装置及方法。

背景技术

近些年来，神经影像技术特别是功能影像学取得了飞速的进步，这为研究患有阿尔茨海 默病病人各个脑区具有的功能提供了相应的技术。功能磁共振成像作为其中一种成熟的功能 影像学检测技术，它的优势在于无创监测大脑功能和活动，时空分辨率较高。使用基于血氧 水平依赖方法来测量大脑各个区域之间的相关性已被证明是研究大脑功能组织的有力工具。 在静息态功能核磁共振图像(functional Magnetic ResonanceImaging，即fMRI)中，可以看出人 脑的各个脑区在此时存在着有序的功能活动，被认为是一个多层次的复杂网络，近些年随着 研究的深入，越来越多的研究开始将图论中的复杂网络应用于脑网络，通过对脑网络的构建 和分析可以更好地描述大脑的活动状态以及各个神经元或脑区之间的交互。

在fMRI数据中，不同频段下的信号包含了不同频段的大脑活动信息，而现有研究中的 脑网络均是基于时域信号构建的，忽略了频域中各个频段下的差异信息，由此得到的图核也 不能更准确地描述大脑的频域信息。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种脑网络多频融合图核的 阿尔茨海默病辅助诊断装置及方法，对功能核磁共振图像进行脑网络的分类，进而能够对阿 尔茨海默病进行辅助诊断。

脑网络多频融合图核的阿尔茨海默病辅助诊断装置，包括图像预处理模块、图像分频模 块、图核生成模块、图核融合模块和辅助诊断模块；所述图像预处理模块将功能核磁共振图 像进行预处理，并将其传送到图像分频模块；所述图像分频模块将功能核磁共振图像与具有 90个脑区的AAL模板进行匹配，使预处理后的功能核磁共振图像包括90个感兴趣区域，并 对匹配后的图像进行分频处理；所述图核生成模块对分频后的图像构建多频脑网络，然后计 算每个频段脑网络之间的图核，并将每个频段中所有脑网络之间的图核形成一个矩阵；所述 图核融合模块为每个频段的图核分配权值，然后将所有频段得到的图核融合成为一个图核； 所述辅助诊断模块将融合的图核与核极限学习机结合，并进行数据训练，最终实现对阿尔茨 海默病的诊断。

优选地，所述图像预处理模块包括依次连接的时间片校正器、头动校正器和平滑降噪器； 所述时间片校正器用于将输入的功能核磁图像进行时间片校正，得到一系列功能核磁共振图 像(I₀，I_-1，I_-2，...，I_-i-1)；所述头动校正器用于将时间片校正后的功能核磁共振图像进行头动校 正，得到一系列功能核磁共振图像(H₀，H_-1，H_-2，...，H_-i-1)；所述平滑降噪器用于将头动校正后 的功能核磁共振图像进行平滑降噪，得到一系列功能核磁共振图像(S₀，S_-1，S_-2，...，S_-i-1)。